Pneumatinių pavarų spyruoklinio atstatymo mechanizmo vaidmuo ir saugos vertė

Pramoninės automatikos valdymo sistemose pneumatinės pavaros yra pagrindinė valdymo signalų sujungimo ir vožtuvo judėjimo dalis, kuri tiesiogiai lemia gamybos proceso saugumą ir stabilumą. Kadangi pagrindinė spyruoklinių{1}}spyruoklinių pneumatinių pavarų dalis, spyruoklės atstatymo mechanizmas nedalyvauja visame pavaros mechanizmo veikimo procese. Vietoj to, jis suaktyvinamas tam tikromis veikimo sąlygomis, išlaisvindamas iš anksto-saugotą elastinę potencialo energiją ir stumdamas vožtuvą atgal į iš anksto nustatytą saugią padėtį, taip tapdamas pramoninės sistemos „saugos sergėtoju“. Šiame darbe bus sistemingai analizuojami pagrindiniai spyruoklinio grąžinimo mechanizmo taikymo scenarijai ir atskleista jo kritinė vertė ekstremaliomis sąlygomis.

1 pagrindinis suaktyvinimo scenarijus: oro šaltinio sistemos gedimas, oro slėgio pertrūkis arba staigus kritimas

Dujų šaltinis yra pneumatinės pavaros maitinimo šaltinis. Suslėgto oro tiekimo sistemai nutrūkus vamzdžiui, išjungus kompresorių, sugedus vožtuvui ir pan., slėgis pavaros oro kameroje greitai sumažės arba net visiškai išnyks. Šiuo metu iš karto suaktyvinamas spyruoklės grąžinimo mechanizmas, o tai yra pagrindinis taikymo scenarijus. spyruoklinė potenciali energija, stūmoklis stumiamas priešinga kryptimi, greitai atstatant vožtuvą į iš anksto nustatytą saugią būseną.

Tai ypač būdinga naftos chemijos pramonei. Avariniame žalios naftos vamzdynų uždarymo vožtuve spyruoklinio atstatymo mechanizmas paprastai nustatomas į "atidaryti vožtuvą ir uždaryti vožtuvą", ty atidaryti vožtuvą ir užtikrinti perdavimą įprasto dujų tiekimo proceso metu. Kai dujų tiekimas nutrūksta, spyruoklės jėga iš karto priverčia vožtuvą užsidaryti, nutraukiant žalios naftos srautą ir užkertant kelią didelėms avarijoms, pvz., gaisrui ir sprogimui, kurį sukelia terpės nuotėkis. Duomenys, gauti iš LIT spyruoklinių -tipo pneumatinių pavarų naudojimo gamtinių dujų saugyklose, rodo, kad vidutinis jo spyruoklinio atstatymo mechanizmo reakcijos laikas nutraukus dujų tiekimą yra mažesnis nei 0,5 sekundės, o tai yra daug greičiau nei rankinis įsikišimas, o tai atima kritinį laiką avarijos kontrolei.

2 pagrindinis paleidimo scenarijus: nenormalūs valdymo signalai ir sistemos komandų pertraukimas

Šiuolaikinės pramoninės valdymo sistemos remiasi suderintu elektrinių ir pneumatinių signalų perdavimu. Sutrikus valdymo kilpai, įjungiamas spyruoklinio atstatymo mechanizmas, užtikrinantis sistemos saugumą, net jei dujų šaltinis yra normalus. Tai apima dvi pagrindines situacijas: viena yra valdymo signalo perdavimo pertraukimas, pvz., perdega elektromagnetinio vožtuvo ritė arba PLC išvesties modulis, kuris neleidžia normaliai perjungti pneumatinio kelio; antrasis yra signalo loginis konfliktas, kuris neleidžia sistemai duoti aiškių veiksmų komandų. Šiuo atveju spyruoklinio atstatymo mechanizmas veikia kaip „numatytasis valdymo blokas“, nepaisydamas nenormalaus signalo ir priversdamas vožtuvą atstatyti pagal iš anksto nustatytą programą.

Toks apsaugos mechanizmas yra labai svarbus energetikos katilų tiekimo vandens sistemose. Katilo tiekimo vandens vožtuvo tiekimo vožtuvo spyruoklinio atstatymo pavara nustatyta į "dujų uždarymo, spyruoklės atidarymo" režimą. Sutrikus vandens lygio valdymo sistemos signalo perdavimui, spyruoklės jėga atidaroma vožtuvas, užtikrinamas nuolatinis vandens tiekimas ir neleidžiama katilui sprogti nuo sausos šilumos. Itališkos Sirca AP06S12BG2BIS pavaros pavyzdys rodo, kad jos modulinė spyruoklių dėžė leidžia reguliuoti spyruoklių jėgą, kad atitiktų skirtingus valdymo tikslumo reikalavimus. Tai užtikrina patikimą atstatymą signalo anomalijos atveju, kartu užkertant kelią vožtuvo perreguliavimui ir vožtuvo lizdo pažeidimui.

3 pagrindinis paleidimo scenarijus: avarinio stabdymo komanda, suaktyvinkite apsaugą.

Pramonės šakose, kuriose saugos reikalavimai yra itin aukšti, pavyzdžiui, chemijos pramonėje ir farmacijos pramonėje, valdymo sistemos sistema išduos avarinio išjungimo nurodymą, kai gamybos sistemoje atsiranda proceso anomalijų, tokių kaip per didelė temperatūra, slėgis ir terpės nuotėkis. Šiuo atveju spyruoklinio atstatymo mechanizmas įjungiamas kaip aktyvus saugos įtaisas. Skirtingai nei pasyvus įjungimas oro tiekimo sutrikimo metu, šiuo atveju sistema aktyviai išleidžia suslėgtą orą iš pavaros oro kameros, sukurdama „dujų praradimo aplinką“, kurioje spyruoklė greitai grąžina vožtuvą į vietą, kad būtų avarinis uždarymas arba izoliavimo procesas.

Farmacinių tarpinės sintezės reaktorių padavimo valdyme, kai temperatūra reaktoriuje viršija saugos slenkstį, ESD sistema iš karto įjungia spyruoklinio grąžinimo pavarą: tiekimo vožtuvo spyruoklinis reduktorius varo vožtuvą užsidaryti, nutraukdamas žaliavų tiekimą; tuo pačiu metu ventiliacijos vožtuvo spyruoklinis reduktorius varo vožtuvą atsidaryti, išleidžiant slėgį reaktoriaus viduje, sukuriant dvigubą saugos garantiją. Šiame aktyvaus paleidimo režime spyruoklės grąžinimo mechanizmo reakcijos greitis tiesiogiai įtakoja avarijos sunkumą. Spyruoklinio grąžinimo pavaros, atitinkančios ISO 5211 standartus, gali valdyti veikimo delsą iki mažiau nei 100 milisekundžių.

Pagalbiniai taikymo scenarijai: sistemos priežiūra ir specialių eksploatavimo sąlygų pritaikymas

Be aukščiau paminėtų pagrindinių saugos scenarijų, spyruoklinis grąžinimo mechanizmas atlieka svarbų vaidmenį atliekant kasdienę priežiūrą ir atliekant specialias sistemos veikimo sąlygas. Atlikdami pneumatinio vamzdyno sandarumo bandymą arba vykdymo mechanizmo priežiūrą, darbuotojai uždarys oro tiekimo vožtuvą. Šiuo metu spyruoklinis grąžinimo mechanizmas nustums vožtuvą atgal į saugią padėtį, kad techninės priežiūros metu būtų išvengta atsitiktinio terpės tekėjimo ir sužalotų personalą. Faktiniai „Shanghai Shangzhao Valves“ duomenys rodo, kad vožtuvo su spyruokliniais grąžinimo mechanizmais saugos avarijų dažnis yra daugiau nei 60% mažesnis nei įprasto vožtuvo.

Spyruoklinio grąžinimo mechanizmo struktūriniai pranašumai yra akivaizdūs esant ribotai erdvei arba blogai aplinkai. Tai pašalina papildomų atbulinio vėjo šaltinių ar variklių poreikį, todėl konstrukcija yra kompaktiškesnė, tinkama uždaroms patalpoms, tokioms kaip laivų deniai ir požeminiai komunalinių paslaugų tuneliai. Be to, naudojant oksidacijai -atsparias ir aukštai / žemai temperatūrai-atsparias spyruoklines medžiagas, jis gali stabiliai veikti ekstremaliomis sąlygomis nuo -50 laipsnių iki 150 laipsnių, užtikrinant patikimą grąžą šaltuose naftos telkiniuose ir aukštos temperatūros katiluose.

Spyruoklinio grįžimo mechanizmų saugos vertė: nuo pasyvios apsaugos iki aktyvios apsaugos

Esminė pavasario darbų paleidimo mechanizmo funkcija yra sukurti pramonės sistemos „paskutinę gynybos liniją“. Reikšmė išreiškiama trimis aspektais: pirma, gedimo nepriklausomumas --visiškas atstatymo veiksmas be išorinio maitinimo šaltinio, išvengiant pakopinės ``maitinimo gedimo --saugos įrenginio gedimo rizikos''; antra, deterministinis veiksmas-iš anksto nustatytas "oras-atvira spyruoklė-uždarymas" arba "oras-uždaryti spyruoklė-atidarymas" režimai užtikrina nuspėjamą vožtuvo spyruoklinių vožtuvų padėtį gedimo atveju, suteikdami aiškias sąlygas vėlesniam gedimui; ir trečia, platus pritaikymas – modulinė spyruoklinės dėžutės konstrukcija, leidžianti kintamo sukimo momento vožtuvo dydį nuo 350 N iki 300 m.

Pramonės taikymo požiūriu, spyruokliniai grąžinimo mechanizmai tapo standartiniu saugos raktų sistemos komponentu. Maisto ir farmacijos pramonėje jie apsaugo nuo terpės užteršimo, kai sugenda dujų šaltiniai; vandens valymo sistemose jie neleidžia nutrūkti nuotekų valymo procesams dėl dujų tiekimo sutrikimų; o ŠVOK sistemose jie užtikrina, kad amortizatoriai automatiškai išsijungtų, kad gaisro metu nepasklistų dūmai ir liepsnos. Kartu šie taikymo scenarijai rodo, kad spyruoklinis grąžinimo mechanizmas yra ne pasirenkamas-priedas, o pagrindinė parama, padedanti įgyvendinti „nesvarbu-saugaus“ dizaino koncepciją šiuolaikinėse pramoninės automatizavimo sistemose.

Išvada: saugos dizaino esmė yra prevencijos ir kontrolės derinys.

Spyruoklinio grąžinimo mechanizmo taikymas pneumatinėse pavarose visada yra sutelktas į „saugą“. Nesvarbu, ar tai būtų pasyvi apsauga nuo dujų šaltinio gedimo, ar aktyvus atsakas į avarines komandas, sistemos esmė yra kompensuoti galimą riziką mechaninių konstrukcijų patikimumu. Tobulėjant pramonei 4.0, nors ir tobulėja išmanusis valdymo sistemos lygis, spyruoklinio grąžinimo mechanizmas, kaip fiziniais principais pagrįstas saugos mechanizmas, vis dar užima nepakeičiamą vietą pramoninės saugos srityje dėl greito reagavimo greičio, nepakankamos išorinės galios ir stipraus prisitaikymo prie ekstremalios aplinkos. Praktiškai turėtume pasirinkti atstatymo metodą pagal proceso reikalavimus, sureguliuoti spyruoklės jėgos parametrus, reguliariai tikrinti spyruoklės veikimą, užtikrinti, kad ši „saugos linija“ tikrai veiktų, ir garantuoti stabilų pramoninės gamybos veikimą.